(57)【要約】  【課題】  薄肉鋼板を用いて全体を嵩低くかつ軽量に構成するとともに、鉛直特性に与える影響も少なくしつつ、応力集中による内部剛性板の局部的な曲げ変形を抑制して長期に亘ってせん断性能を安定よく維持できるようにする。  【解決手段】  複数の弾性ゴム層１と薄肉鋼板２とを交互に積層しそれらを一体化してなる積層ゴム部５にその積層方向に貫通する孔６が形成されている積層ゴム支承１０において、各薄肉鋼板２の貫通孔６周辺部に、リング状部材７の溶接等によりそれぞれ局所的な厚肉部分２Ａを形成している。  【選択図】      図３
2005265165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の弾性ゴム層と硬質の内部剛性板とを交互に積層しそれらを一体化してなる積層ゴム部に、その積層方向に貫通する孔が形成されている積層ゴム支承において、
前記各硬質内部剛性板の貫通孔周辺部にはそれぞれ局所的な厚肉部分が形成されていることを特徴とする積層ゴム支承。
【請求項２】
前記積層ゴム部に形成の貫通孔は、減衰材挿入用の孔である請求項１に記載の積層ゴム支承。
【請求項３】
前記局所的な厚肉部分が、硬質内部剛性板の貫通孔周辺端部にその内部剛性板の板厚よりも大きい厚みを有するリング状部材を溶接して形成されている請求項１または２に記載の積層ゴム支承。
【請求項４】
前記局所的な厚肉部分が、硬質内部剛性板の貫通孔周辺端部を積層方向に一体に折曲げることにより形成されている請求項１または２に記載の積層ゴム支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル等の建物や橋もしくは高速道路の橋桁等の構造物を支持するとともに、地震等の外部から入力される振動エネルギーを吸収する免震装置などとして用いられる積層ゴム支承に関し、詳しくは、複数の弾性ゴム層と鋼板などの硬質内部剛性板とを交互に積層しそれらを一体化してなる積層ゴム部に、例えば鉛等の減衰材を挿入したり、せん断弾性率を低減したり、積層ゴム部の加硫成形時に加熱用の熱源を挿入したりする等のために積層方向に貫通する孔が形成されている積層ゴム支承に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の積層ゴム支承において、従来、積層ゴム部にその積層方向に形成した貫通孔内に塑性変形により振動に対して良好な減衰（タンパー）特性を発揮する鉛等の減衰材を挿入設置し、この減衰材を拘束するように該減衰材の外周を取り囲む剛性中間プレートを積層ゴム部の各弾性ゴム層内に配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また、上記同様に積層ゴム部にその積層方向に形成した貫通孔内に塑性変形により減衰（ダンパー）特性を発揮する鉛等の弾塑性材料を挿入し、この弾塑性材料の周囲に、貫通孔を規定する開口を有する複数の囲い板を積層してなる拘束部を設け、この拘束部を構成する複数の囲い板の積層隣接間に所定のせん断変形時にも重なり代を持つ水平方向の摺動部を形成させたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５５６７７号公報
【特許文献２】特開平１０−１５９８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記した特許文献１，２に開示されている従来の積層ゴム支承は、いずれも減衰特性を発揮させるために貫通孔内に設置された減衰材や弾塑性材料を剛性中間プレートあるいは複数の囲い板からなる拘束部で拘束することにより、それら減衰材や弾塑性材料の弾性ゴム層への喰込みを防止して所定の減衰特性を長期に亘って安定よく維持できるようにしたものに過ぎず、大きな鉛直荷重が作用している条件下の積層ゴム支承に地震等により大きいせん断力が加わった場合、硬質内部剛性板に曲げモーメントが発生して該内部剛性板の貫通孔周辺部分に曲げ応力が集中することで該部位に局部的な曲げ変形が起こりやすくなり、その結果、積層ゴム支承全体としての座屈特性、破断特性が低下するだけでなく、水平変形能力、ひいては、せん断変形性能の低下は避けられないという問題があった。
【０００６】
特に、１次形状係数及び２次形状係数に対しておおよそ決定される硬質内部剛性板の厚みを薄く設定したものでは、上述のように大きな鉛直荷重が作用している条件下で大きなせん断力が加わった場合、内部剛性板に発生する曲げモーメントにより貫通孔周辺の内部剛性板部分が局部的に歪んで曲げ変形しやすく、内部剛性板の厚みを厚く設定したものでは、鉛直剛性が高くなって鉛直特性が低下するだけでなく、積層段数を少なくしない限り積層ゴム支承全体が嵩高くて重いものとなり、また、設計の自由度も低く、用途が限定されやすい。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、厚みの薄い内部剛性板を用いて全体を嵩低くかつ軽量に構成するとともに、鉛直特性に与える影響も少なくしつつ、応力集中による内部剛性板の局部的な曲げ変形を抑制して長期に亘ってせん断性能を安定よく維持することができる積層ゴム支承を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る積層ゴム支承は、複数の弾性ゴム層と硬質の内部剛性板とを交互に積層しそれらを一体化してなる積層ゴム部に、その積層方向に貫通する孔が形成されている積層ゴム支承において、前記各硬質内部剛性板の貫通孔周辺部にはそれぞれ局所的な厚肉部分が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような特徴を有する本発明によれば、大きな鉛直荷重が作用している設置条件下で地震等により大きいせん断力が加わった際に内部剛性板に発生する曲げモーメントにより曲げ応力が集中しやすい貫通孔周辺の内部剛性板部分を局部的に厚肉にして補強しているので、内部剛性板全体の厚みを大きくする場合のように鉛直剛性を高めることなく、内部剛性板の貫通孔周辺部分の曲げ変形を抑制することができ、これによって、鉛直特性、つまり、積層ゴム支承全体としての座屈特性、破断特性を低下することなく、安定したせん断性能を長期に亘って維持してせん断変形能力の向上を図ることができる。しかも、薄い内部剛性板を用いて従来と同一のせん断変形能力が得られるので、積層ゴム支承全体を嵩低くかつ軽量に構成することができるとともに、設計の自由度が増し、積層ゴム支承の用途拡大を図りやすいという効果を奏し、特に、弾性ゴム層が厚く、かつ、積層段数の少ないことが望まれる橋梁用ゴム支承として有効に用いることができる。
【００１０】
本発明に係る積層ゴム支承において、積層ゴム部に形成の貫通孔としては、請求項２に記載のような鉛等の減衰材を挿入するための孔であってもよいが、それ以外に、せん断弾性率を低減したり、積層ゴム部の加硫成形時に加熱用の熱源を挿入したりするための貫通孔であってもよい。
【００１１】
また、本発明に係る積層ゴム支承において、硬質内部剛性板の貫通孔周囲部に形成する局部的な厚肉部分としては、請求項３に記載のように、その内部剛性板の板厚よりも大きい厚みを有するリング状部材を溶接して形成されたものであっても、請求項４に記載のように、硬質内部剛性板の貫通孔周囲端部を積層方向に一体に折曲げることにより形成されたものであっても、請求項５に記載のように、硬質内部剛性板の貫通孔周囲端部を積層方向に向けてバーリング加工することにより形成されたものであってもよい。
【００１２】
さらに、前記硬質内部剛性板の局部的な厚肉部分の断面形状は、四角形、円形などいかなる形状であってもよいが、過大なせん断変形時に亀裂発生の起点となるエッジがないようにするために、角部が面取りあるいはＲ加工された四角形や円形あるいはそれに類似する形状であることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る積層ゴム支承全体の縦断面図、図２はその平面図、図３は図１の要部の拡大縦断面であり、この積層ゴム支承１０は、複数の弾性ゴム層１と硬質の内部剛性板（通常は薄肉鋼板が用いられ、以下、薄肉鋼板という）２及び上端部及び下端部に配される厚肉鋼板３，３とが交互に積層されているとともに、それら弾性ゴム層１、薄肉鋼板２及び厚肉鋼板３，３の外周部が耐候性の保護ゴム層４で取囲み被覆され、これらを一体に加硫成形することにより全体として直方体の積層ゴム部５が形成されており、この積層ゴム部５の中央部に、前記各部材１，２，３，３の積層方向に貫通する孔６を形成して構成されている。
【００１４】
前記積層ゴム部５の中央に形成の貫通孔６は、例えば鉛等の円柱状減衰材を挿入して該減衰材の塑性変形に伴うエネルギー吸収作用により振動抑制効果を高めたり、積層ゴム部５のせん断弾性率を低減したり、積層ゴム部５の加硫成形時に加熱用の熱源を挿入したりする等のために形成されたものである。
【００１５】
上記構成の積層ゴム支承１０において、前記各薄肉鋼板２の貫通孔６周辺端部には、図３に明示するように、それら薄肉鋼板２の板厚ｔよりも大きい厚みｔ１を有する鋼製のリング状部材７が各薄肉鋼板２の厚み中央線に対して上下対称に溶接され、これによって、各薄肉鋼板２の貫通孔６周辺部に局部的な厚肉部分２Ａが形成されている。
【００１６】
これら厚肉部分２Ａを形成するリング状部材７の断面形状は、図３に示すように、四つの角部がＲ加工あるいは面取りされた四角形状であっても、図４に示すような円形状であってもよく、また、これらリング状部材７は、図５に示すように、薄肉鋼板２の厚み中央線に対して上下非対称に溶接してもよく、さらに、図６に示すように、薄肉鋼板２の貫通孔６周辺端部よりも少し外側に溶接してもよい。
【００１７】
上記のように構成された積層ゴム支承１０では、積層ゴム部５が有する大きな鉛直剛性により建物や橋桁等の上部構造物の鉛直荷重を支えつつ、そのような大きな鉛直荷重が作用している条件下で地震等により大きいせん断力が加わった際、積層ゴム部５における複数の弾性ゴム層１がせん断変形して地震等の振動エネルギーを吸収し振動を緩和する。ここで、積層ゴム部５の薄肉鋼板２の貫通孔６周辺部分２Ａがリング状部材７の溶接により局部的な厚肉に形成され補強されているので、弾性ゴム層１のせん断変形による振動エネルギーの吸収作用時に薄肉鋼板２に発生する曲げモーメントにより曲げ応力が集中しやすいところの薄肉鋼板２の貫通孔周辺部分の曲げ変形を抑制することが可能となり、これによって、安定したせん断性能を長期に亘って維持してせん断変形能力の向上が図れる。
【００１８】
また、薄肉鋼板２全体の厚みを大きくする必要がなく、薄肉鋼板２の貫通孔６周辺部分２Ａを局部的に厚肉に形成するだけで、上述のような曲げ変形抑制機能を確保することが可能であるから、鉛直特性に与える影響もほとんどなく、積層ゴム支承１０全体としての鉛直荷重支持性能（座屈特性）、破断特性を良好に保ちつつ、せん断性能を長期に亘り安定維持することができるのみならず、積層ゴム支承１０全体を嵩低くかつ軽量に構成しやすい。
【００１９】
因みに、本発明者は図１〜図３に示した構成のものにおいて、鉛直特性への影響を少なくしつつ、応力集中による薄肉鋼板２の曲げ変形を抑制して安定よいせん断性能を維持できるといった本発明の目的を充足可能な積層ゴム支承の仕様について実験を行い、その結果、弾性ゴム層１の厚みｔ２を５〜８０ｍｍ、好ましくは２０〜６０ｍｍ、薄肉鋼板２の厚みｔを２．３〜１２ｍｍ、好ましくは４．５〜９．０ｍｍ、積層段数を４〜３０層、好ましくは６〜３０層の範囲に設定することにより、本発明の目的を十分に充足できる積層ゴム支承が得られることが分かった。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、リング状部材７の溶接により局部的な厚肉部分２Ａを形成したもので説明したが、これ以外に、図７に示すように、薄肉鋼板２の貫通孔６周辺端部を積層ゴム部５の積層方向に向けて直角に一体折曲げ加工して厚肉部分２Ａを形成しても、図８に示すように、薄肉鋼板２の貫通孔６周辺端部を積層ゴム部５の積層方向に向けてバーリング加工して厚肉部分２Ａを形成してもよく、さらに、図９に示すように、薄肉鋼板２の貫通孔６周辺端部の上下面にそれぞれ断面が小径円形のリング状部材７ａ，７ａを溶接して厚肉部分２Ａを形成してもよい。
【００２１】
また、上記実施の形態では、積層ゴム部５の中央部に単一の貫通孔６を形成したものについて説明したが、例えば図２の仮想線に示すように、直方体形状の積層ゴム支承１０の四等分分割領域の各中央部それぞれに計４つの貫通孔６を形成し、それら各貫通孔６の周辺に位置する薄肉鋼板部分をそれぞれ局部的な厚肉部分に形成してもよく、また、二つあるいは三つの貫通孔を形成してそれらの周辺に位置する薄肉鋼板部分を局部的な厚肉部分に形成してもよい。
【００２２】
さらに、上記実施の形態では、直方体の積層ゴム支承について説明したが、円柱形や楕円柱形などの積層ゴム支承に上述のような構成を採用してもよいこともちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る積層ゴム支承の実施形態を示す全体縦断面図である。
【図２】同上積層ゴム支承の実施形態を示す全体平面図である。
【図３】図１の要部の拡大縦断面である。
【図４】同上積層ゴム支承における厚肉部分の変形パータンの一例を示す要部の拡大縦断面図である。
【図５】同上積層ゴム支承における厚肉部分の変形パータンの他の例を示す要部の拡大縦断面図である。
【図６】同上積層ゴム支承における厚肉部分の変形パータンのもう一つの例を示す要部の拡大縦断面図である。
【図７】本発明に係る積層ゴム支承の他の実施形態で厚肉部分のパターンの一つを示す要部の拡大縦断面図である。
【図８】本発明に係る積層ゴム支承の他の実施形態で厚肉部分のパータンの他の一つを示す要部の拡大縦断面図である。
【図９】本発明に係る積層ゴム支承の他の実施形態で厚肉部分のパータンのもう一つを示す要部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…弾性ゴム層、２…薄肉鋼板（硬質の内部剛性板）、２Ａ…厚肉部分、５…積層ゴム部、６…貫通孔、７，７ａ…リング状部材、１０…積層ゴム支承、
【図１】
2005265165.tif 000003
【図２】
2005265165.tif 000004
【図３】
2005265165.tif 000005
【図４】
2005265165.tif 000006
【図５】
2005265165.tif 000007
【図６】
2005265165.tif 000008
【図７】
2005265165.tif 000009
【図８】
2005265165.tif 000010
【図９】
2005265165.tif 000011